(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成し、前記環状壁と、モータが固定されたボス部と、前記ボス部を固定するスポークと、外周形状が略四角形状の外周部とを一体に形成したハウジングを有する送風装置であって、
前記環状壁は、終端が吐出側で途切れた状態となっているとともに前記ハウジングの外周部と吸引側で接続されており、
前記ハウジングの外周部の４角には、前記環状壁の外周と前記ハウジングの外周部との間に一定の容積を有し、吐出側に開放されたエアポケット部が形成されており、
前記スポークの外周側の付け根の位置を、４角方向から４角を含まずファン回転方向に４５°までの角度範囲内に設けたことを特徴とする送風装置。
【請求項２】
ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成し、前記環状壁と、モータが固定されたボス部と、前記ボス部を固定するスポークと、外周形状が略四角形状の外周部とを一体に形成したハウジングを有する送風装置であって、
前記環状壁は、終端が吐出側で途切れた状態となっているとともに前記ハウジングの外周部と吸引側で接続されており、
前記ハウジングの外周部の４角には、前記環状壁の外周と前記ハウジングの外周部との間に一定の容積を有し、吐出側に開放されたエアポケット部が形成されており、
前記スポークを内周側から外周側にかけてファン回転方向とは逆に傾けて形成し、ファンの後縁部とスポークが漸近的に交差するようにしたことを特徴とする送風装置。
【請求項３】
ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成し、前記環状壁と、モータが固定されたボス部と、前記ボス部を固定するスポークと、外周形状が略四角形状の外周部とを一体に形成したハウジングを有する送風装置であって、
前記環状壁は、終端が吐出側で途切れた状態となっているとともに前記ハウジングの外周部と吸引側で接続されており、
前記ハウジングの外周部の４角には、前記環状壁の外周と前記ハウジングの外周部との間に一定の容積を有し、吐出側に開放されたエアポケット部が形成されており、
前記スポークの外周側の付け根の位置を、４角方向から４角を含まずファン回転方向に４５°までの角度範囲内に設け、かつ、前記スポークが内周側から外周側にかけてファン回転方向とは逆に傾けて形成し、ファンの後縁部とスポークが漸近的に交差するようにしたことを特徴とする送風装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２または請求項３記載の送風装置を備えたＯＡ機器あるいはＡＶ機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＯＡ機器、ＡＶ機器等に使用される送風装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＯＡ機器、ＡＶ機器等は、機器の小形化、電子化により、電子回路の高密度実装が盛んに使用されるようになってきた。これに伴い電子機器の発熱密度も増加するため、機器冷却用に送風装置が使用されている。
【０００３】
これらの機器は年々小型化が進展し、それらに使用する送風装置についても小型化、薄型化が求められている。
【０００４】
また同時に、これらの機器の騒音発生の主要因の１つである送風装置の騒音低減に対しても強い要求がある。
【０００５】
従来の送風装置は図１３に示すように、ファン１の翼先端から間隔をあけて環状壁２が形成されており、モータ部３に通電した送風状態では、軸流ファン１が軸４を中心に回転し、吸引側から吐出側に向かう空気流５が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の送風状態においては、翼先端の背圧側において空気流の速度が速くなり、これが圧力エネルギーに変換される翼後縁側に翼間二次流れの影響による低エネルギー領域が発生する。この部分は損失も大きく流れの剥離が生じ易く、空気流がブレード面より離脱してしまい、その離脱領域には渦発生が起き、これにより乱流騒音を増加させ、騒音レベルならびに風量−静圧特性の悪化を招く問題がある。
【０００７】
この現象は、特に送風装置の吐出側の圧力が、吸引側の圧力差が大きくなるような条件で使用した場合、翼先端の漏れ渦の発生が大きくなり、ファンとして失速状態を呈する状態に陥る場合に頻繁に見られる。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑み、従来の送風装置の性能を向上することを目的としている。
【０００９】
また、送風装置の小型化、薄型化を実現することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の送風装置は、ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成し、前記環状壁は、終端は吐出側で途切れた状態となっており、環状壁外周と、ハウジング外周部分の間には、一定の容積を有し、吐出側に開放されたエアポケット部を形成するとともに、モータ部が取り付けられたボス部を固定するスポークの形状を工夫したものである。
【００１１】
この本発明によると、送風装置の特性を向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明請求項１に記載の発明は、ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成し、前記環状壁と、モータが固定されたボス部と、前記ボス部を固定するスポークと、外周形状が略四角形状の外周部とを一体に形成したハウジングを有する送風装置であって、前記環状壁は、終端が吐出側で途切れた状態となっているとともに前記ハウジングの外周部と吸引側で接続されており、前記ハウジングの外周部の４角には、前記環状壁の外周と前記ハウジングの外周部との間に一定の容積を有し、吐出側に開放されたエアポケット部が形成されており、前記スポークの外周側の付け根の位置を、４角方向からファン回転方向に４５°までの角度範囲内（４角は含まない）に設けたもので、エアポケットの効果を最大限に引き出し、送風装置の特性を向上できる。
【００１３】
本発明請求項２に記載の発明は、ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成し、前記環状壁と、モータが固定されたボス部と、前記ボス部を固定するスポークと、外周形状が略四角形状の外周部とを一体に形成したハウジングを有する送風装置であって、前記環状壁は、終端が吐出側で途切れた状態となっているとともに前記ハウジングの外周部と吸引側で接続されており、前記ハウジングの外周部の４角には、前記環状壁の外周と前記ハウジングの外周部との間に一定の容積を有し、吐出側に開放されたエアポケット部が形成されており、前記スポークを内周側から外周側にかけてファン回転方向とは逆に傾けて形成し、ファンの後縁部とスポークが漸近的に交差するようにしたもので、ファンとスポークの干渉を緩和し、送風装置の特性向上及び薄型化を実現できる。
【００１４】
本発明請求項３に記載の発明は、ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成し、前記環状壁と、モータが固定されたボス部と、前記ボス部を固定するスポークと、外周形状が略四角形状の外周部とを一体に形成したハウジングを有する送風装置であって、前記環状壁は、終端が吐出側で途切れた状態となっているとともに前記ハウジングの外周部と吸引側で接続されており、前記ハウジングの外周部の４角には、前記環状壁の外周と前記ハウジングの外周部との間に一定の容積を有し、吐出側に開放されたエアポケット部が形成されており、前記スポークの外周側の付け根の位置を、４角方向からファン回転方向に４５°までの角度範囲内（４角は含まない）に設け、かつ、前記スポークが内周側から外周側にかけてファン回転方向とは逆に傾けて形成し、ファンの後縁部とスポークが漸近的に交差するようにしたもので、送風装置の特性を向上し、かつ薄型化を実現できる。
【００１５】
本発明請求項４記載の発明は、上記記載の送風装置をＯＡ機器あるいはＡＶ機器に組み込んだもので、個室等の静かな環境が必要な場所、あるいは事務所等の機器が多数集まっている場所で特に有効であることは言うまでもない。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の各実施例を図１〜図７に基づいて説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は実施例１の送風装置を示す。
【００１８】
図１の（ｄ）に示すように、環状壁２は、吸引側の羽根先端とのクリアランスが実質広くなるように、内径を部分的に拡大させた第一領域と、羽根先端とクリアランスを小さくした第二領域とから構成されており、第二領域の終端は吐出側で途切れた状態となっている。また環状壁外周と、ハウジング外周部１０の間には、一定の容積を有するエアポケット部１１が形成されている。
【００１９】
この送風装置の原理について図２、図３を用いて説明する。
【００２０】
図２は、従来の送風装置において、環状壁の吸込み口側の形状を羽根先端とのクリアランスが広くなるように、内径を拡大させた場合を示している。
【００２１】
このような構成にすると、ファン１が回転方向９の方向に回転駆動されることにより、吸引側から吐出側に向かう空気流５が発生するとともに、翼先端部分からも、空気流５が吸い込まれ、クリアランスが一定の場合と比較して、特に低圧状態において風量を増大させる効果がある。
【００２２】
この部分は、翼先端とのクリアランスが広いため、空気の粘性の影響が少なく、空気が流入する際のエネルギー損失も小さく、効率的に風量を増大することができる。
【００２３】
しかしながら、内径を拡大させた部分を設けると、低圧時には風量を増大できるものの、ある程度圧力が加わった状態で使用されると、図２に示すように、翼先端において正圧側から背圧側に流れる漏れ渦７が大きく成長し、空気流がブレード面より離脱してしまい、その離脱領域には乱流渦８が発生し、これにより乱流騒音を増加させ、騒音レベルならびに、風量−静圧特性が悪化する。
【００２４】
この翼先端漏れ渦７は、翼先端の吸引側では、あまり大きく成長することはなく、逆に、翼先端の中間部以降では、大きく成長しファンの性能に対して大きな影響を及ぼす。
【００２５】
図３は、本実施例１の、空気の流れを示した模式図である。
【００２６】
図３において、本実施例１ではこの環状壁２とハウジング外周部１０の間にエアポケット部１１を設けることにより、翼先端中間部以降で大きく成長した翼先端漏れ渦７は、ファン１吐出側で一旦このエアポケット部１１に吸収され、ここに発生する乱流渦８はエアポケット内である程度減衰させた上で、吐出側に放出させることにより、騒音レベルならびに、風量−静圧特性（特に騒音レベル）を良化させることができる。
【００２７】
（実施例２）
上記実施例１では詳しく述べなかったが、本実施例２では、一般的に使用されている外周形状が四角形状の送風装置に適用する場合のポイントについて説明する。
【００２８】
図４〜図７は送風装置のハウジング外周部１０、環状壁２、モータ部３が固定されるボス部１６、及び前記ボス部１６を固定するスポーク１７とを熱可塑性の樹脂で一体に成形したハウジングの代表的な形状を示した図である。ここで、ファン１はスポークの形状及び、スポークとの位置関係を分かり易くするために破線で示している。
【００２９】
このような外周形状が四角形状の送風装置は、その使い勝手の良さから機器の冷却用として盛んに使用されているが、機器の小型化、高密度化が進展した近年では、より小型で送風能力が高い送風装置が求められている。一般的にファンの送風能力はファンの面積に比例するため、送風装置外周形状の四角形に対し、可能な限りファンの外径を大きくする方法が一般的である。
【００３０】
しかしながらこのように、送風装置の外周形状を四角形状にすると、全周にわたって一定のエアポケット部１１を形成することは困難となり、図４〜図７に示すように、必然的に４角にエアポケット部１１を形成することとなる。
【００３１】
またスポーク１７に関しては、成形時の収縮の影響を緩和する等の理由により、半径方向にある程度傾けて配置するのが一般的である。
【００３２】
このような外周形状が四角形状の送風装置では、エアポケット部１１とスポーク１７の位置関係が、送風装置の特性に大きな影響を及ぼす。
【００３３】
図４〜図７は代表的な４例のパターンのスポーク形状を示している。
【００３４】
まず、第１例の図４において、スポーク１７は、細いスポーク１７ａが３本と、モータのリード線を引き出すため幅の広いスポーク１７ｂが１本の合計４本がほぼ均等間隔に形成されている。ここでスポーク１７ａ、１７ｂの環状壁側の付け根は、エアポケット部１１の中心に対して、ファン回転方向９に若干ずれた位置に設けられている。また、スポーク１７ａ、１７ｂは内周側から外周側にかけてファン回転方向９に傾けて形成されている。
【００３５】
次に、第２例の図５において、スポーク１７の環状壁２側の付け根は、第１例同様エアポケット部１１の中心に対して、ファン回転方向９に若干ずれた位置に設けられているが、スポーク１７の方向は第１例とは逆に内周側から外周側にかけてファン回転方向９とは逆に傾けて形成されている。
【００３６】
次に、第３例の図６において、スポーク１７の環状壁２側の付け根は、上記２例とは逆にエアポケット部１１の中心に対して、ファン回転方向９とは逆に若干ずれた位置に設けられており、スポーク１７の方向は内周側から外周側にかけてファン回転方向９に傾けて形成されている。
【００３７】
最後に、第４例の図７において、スポーク１７の環状壁２側の付け根は、エアポケット部１１の中心に対して、ファン回転方向９とは逆に若干ずれた位置に設けられており、スポーク１７の方向は内周側から外周側にかけてファン回転方向９とは逆に傾けて形成されている。
【００３８】
これら４種類のハウジングを使用した送風装置の性能について、スポーク１７の付け根の位置と、スポーク１７の傾きに分けて説明する。
【００３９】
まず、スポーク１７の付け根の位置に関しては、第１例及び第２例に示すエアポケット部１１の中心に対して、ファン回転方向９に若干ずれた位置に設けた方の特性が優れている。
【００４０】
図８及び図９は第２例及び第３例のハウジングのエアポケット付近の空気の流れを示した図である。
【００４１】
図８、図９において、ファン１の回転により発生した空気流５は、一定の回転方向成分を有している。ここで、図８のようにスポーク１７の環状壁２側の付け根の位置が、エアポケット部１１の中心からファン回転方向９にずれている場合は、このスポークがエアポケット周辺の空気の流れを乱すことは余りないが、図９のようにスポークの付け根が、エアポケット部１１の中心からファン回転方向９と逆にずれている場合は、スポーク１７が風の流れを阻害し、空気の流れを乱しエアポケット部１１の効果が十分に発揮できない状態になる。
【００４２】
従って、スポーク１７の付け根の位置は、エアポケット部１１周辺の空気の流れを乱すことが少ない図１０の斜線部で示すエアポケット部１１中心である４角方向からファン回転方向９に４５°のハウジング外周部１０の４辺中心部までの角度範囲内に留めることにより、エアポケット部１１の効果を最大限に発揮し特性を向上することができる。
【００４３】
次に、スポークの傾きについて説明する。
【００４４】
スポーク１７は、ファン１とスポーク１７との距離が十分確保されている場合は、送風装置の特性にほとんど影響することはないが、ファン１とスポーク１７との距離がある程度以下になると、送風装置の特性に大きな影響を及ぼす。
【００４５】
図４と図５はスポークの付け根の位置はほぼ同じであるが、図４ではスポークが回転方向に傾いているのに対して、図５ではスポークが回転方向とは逆に傾いている。
【００４６】
ここで、ファン１の形状についてはさまざまな形状があるが、一般的な送風装置の場合、図の破線で示すようなファン１の翼が、内周側から外周側にかけて徐々に回転方向に前進している、いわゆる前進翼がよく用いられる。このような前進翼タイプのファン１は、ある程度静圧が加わった状態において、送風特性を向上する効果があり、送風装置の騒音低減や、冷却性能の向上を実現できる。
【００４７】
このようなファン形状に対して、図４に示すように、スポーク１７をファン１と同じ方向に傾けて配置した場合、スポーク１７と、スポーク１７に近いファン１の後縁部の形状がほぼ重なるために、ファン１がスポーク１７上を通過するたびに、スポーク１７周辺で大きな圧力変動を起こし、ファンの送風性能が悪化すると同時に、騒音が大きくなる。
【００４８】
一方、図５に示すようにスポーク１７をファン１と反対方向に傾けた場合、スポーク１７とファン１は外周側から漸近的に交差することになり、スポーク１７とファン１の干渉が緩和され、送風性能及び騒音の悪化が少なくて済む。
【００４９】
したがって、スポーク１７が内周側から外周側にかけてファン回転方向９とは逆に傾けて形成することにより、スポーク１７とファン１の干渉が緩和され、送風性能及び騒音に優れた送風装置が提供できる。また、スポーク１７とファン１の干渉が緩和されるため、同一性能でも、スポーク１７とファン１のクリアランスを小さくでき、軸方向寸法の小さい薄型の送風装置を提供できる。
【００５０】
したがって、スポーク１７の形状は、図５に示したように、スポーク１７の環状壁２側の付け根は、エアポケット部１１の中心に対して、ファン回転方向９に若干ずれた位置に設け、スポーク１７が内周側から外周側にかけてファン回転方向９とは逆に傾けて形成することにより、エアポケット部１１の効果を最大限に発揮し、送風装置の特性を向上できるとともに、送風装置の性能の悪化を最小限に留めながら、送風装置の薄型化を実現できる。
【００５１】
以下は、この１例として、上記図４〜図７に示す形状のハウジングを使用した外形サイズ６０×６０×１５ｍｍ送風装置の特性を示す。
【００５２】
図１１は、ファン、モータ等はまったく同一条件で、ハウジング形状のみを変化させた送風装置の風量−静圧特性を示した図である。
【００５３】
図１１に示すとおり、最大風量及び最大静圧は殆ど変化がないものの、特性曲線が変曲する中流量域の特性に大きな差が見られ、ハウジング形状は図４、図６、図５、図７の順番で優れた結果となった。これは、スポークとファンの干渉の影響が大きく影響しているからであり、スポークをファンとは逆に傾けファンの干渉を緩和した効果が現れている。
【００５４】
図１２は、同様にハウジング形状のみを変化させた送風装置の風量−騒音特性を示した図である。
【００５５】
上記風量−静圧特性では、中流量域の特性に変化が見られたが、騒音に関しては図１２に示すとおり、中流量〜大流量までの領域で差が確認できる。
【００５６】
まず、中流領域の騒音に関しては上記風量−静圧特性と同様の傾向が確認できる。これは、風量−静圧特性が優れているほどファンが有効に動作しているために、空気流の剥離等による乱流の発生が少なく、それに伴う乱流騒音が小さくなっていることが影響している。
【００５７】
一方、大流量域に関しては、風量−静圧特性に関係なく、図４及び図５のハウジング形状の騒音が小さくなっている。これは、スポークによるエアポケット周辺の空気の流れへの影響が小さく抑えられているからであり、言い換えると、エアポケットの効果は大流量域で効果的に発揮されることを示している。
【００５８】
上記のように、スポークの形状を工夫することにより、その他の部分の設計はまったく同じでも、送風装置の特性を大きく向上することができる。
【００５９】
なお、上記エアポケットとスポークの位置関係、及びスポークの傾きは、それぞれ単独で使用しても十分な効果が得られるが、両方同時に使用することにより更に優れた効果を発揮することは言うまでもない。
【００６０】
また、上記記載の送風装置をＯＡ機器あるいはＡＶ機器に備えることで、特に静かな環境例えば個室等で静かさが十分生かされるのは言うまでもない。また、上記機器が多数並ぶ事務所等でも同様の静かさが効果をあげることも言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
上記実施例の記載から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、送風装置の環状壁外周部とハウジング外周部の間に、エアポケット部を設けるとともに、スポークの付け根の位置を、４角方向からファン回転方向に４５°までの角度範囲内に設けたことにより、スポークの影響を最小限にとどめ、送風装置の特性を向上させることができる。
【００６２】
また、請求項２記載の発明によれば、スポークを内周側から外周側にかけてファン回転方向とは逆に傾けて構成することにより、スポークとファンの干渉による特性悪化を最小限にとどめ、送風装置の薄型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）実施例１の送風装置の側面図
（ｂ）同正面図
（ｃ）同断面図
（ｄ）同Ｘ−Ｘ’断面詳細図
【図２】従来の送風装置の空気の流れを示した説明図
【図３】実施例１の送風装置の空気の流れを示した説明図
【図４】（ａ）実施例２の第１例のハウジング形状を示した正面図
（ｂ）同背面図
【図５】（ａ）実施例２の第２例のハウジング形状を示した正面図
（ｂ）同背面図
【図６】（ａ）実施例２の第３例のハウジング形状を示した正面図
（ｂ）同背面図
【図７】（ａ）実施例２の第４例のハウジング形状を示した正面図
（ｂ）同背面図
【図８】実施例２の第２例の送風装置の空気の流れを示した説明図
【図９】同実施例第３例の送風装置の空気の流れを示した説明図
【図１０】同実施例の最適なスポークの付け根の位置を示した説明図
【図１１】同実施例の送付装置の風量−静圧特性を示した図
【図１２】同実施例の送付装置の風量−騒音特性を示した図
【図１３】従来の送風装置の断面図
【符号の説明】
１    ファン
２    環状壁
３    モータ部
４    軸
５    空気流
７    翼先端漏れ渦
８    乱流渦
９    ファン回転方向
１０  ハウジング外周部
１１  エアポケット部
１６  ボス部
１７、１７ａ、１７ｂ  スポーク
【図１】
0004442029.tif 000002
【図２】
0004442029.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004442029.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0004442029.tif 000008
【図８】
0004442029.tif 000009
【図９】
0004442029.tif 000010
【図１０】
0004442029.tif 000011
【図１１】
0004442029.tif 000012
【図１２】
0004442029.tif 000013
【図１３】
0004442029.tif 000014